Приветствую друзья, это двадцатый второй выпуск проекта “Наглядная биология” и сегодня мы с вами познакомимся с удивительной бактерией, которую можно не только увидеть невооруженным глазом, но и потрогать руками в ближайшем от Вас саду или водоёме.
Носток – это род микроскопических одноклеточных организмов, относящийся к отделу цианобактерий.
Представители цианобактерий или как их ещё называют в литературе – синезелёные водоросли, в отличии от других отделов бактерий, могут подобно растениям проводить фотосинтез, с выделением кислорода (оксигенный фотосинтез), за что и получили такое название. На самом деле никакого реального отношения к водорослям они не имеют.
Суть фотосинтеза такая же как у обычных растений. В результате процесса бактерии под действием солнечного света преобразуют находящиеся в субстрате неорганические вещества (углекислый газ и воду) в питательные сахара. Часть из них может запасаться в виде особой формы крахмала.
Клетки содержат следующий набор пигментов: хлорофилл а, ß -каротин, c-фикоэритрин, аллофикоцианин, c-фикоцианин. Их сочетание может окрашивать клетки в зеленый, оливковый, желтовато-зеленый и синеватый цвет.
Упрощённая схема фотосинтеза с выделением кислорода (оксигенный фотосинтез)
Поскольку бактериальная клетка устроена очень просто и не имеет мембранных структур, то все процессы фотосинтеза протекают прямо во внутреннем пространстве клетки, ближе к краям.
Строение клетки Nostoc. На фотографии с электронного микроскопа 2 клетки. Цельная (слева) и ещё одна в процессе деления (справа)
В остальном это самые обычные бактерии. У них нет ядра, ДНК в виде кольцевой молекулы свободно плавает в цитоплазме, а вокруг оболочки имеется прочная четырехслойная клеточная стенка из муреина (пептидогликана).
Дополнительный слой клеточной оболочки мешает проникновению красителя, поэтому по Граму бактерии рода Носток не окрашиваются. Это Грам отрицательные (-) бактерии.
Форма клетки шарообразная, жгутиков для передвижения нет, а размеры не превышают нескольких микрометров. Вы спросите, но как же тогда их можно увидеть, ведь в начале статьи было сказано, что это можно сделать даже без помощи микроскопа. Ответ очень прост – “колониальные формы”.
3д модель цепочки из бактерий Носток
В природе Носток формирует длинные цепочки из сотен и даже тысяч бактерий. При этом каждая из них остаётся самостоятельным живым организмом.
Тем не менее совместное существование даёт множество преимуществ для выживания, поэтому отдельные цепочки тоже стараются соединяться друг с другом. Далее вокруг них образуется дополнительная оболочка, а всё внутреннее содержимое заполняется веществом похожим на слизь.
В результате такого объединения, появляются колонии, которые приобретают впечатляющие по меркам микромира размеры. Так, например, колонии вида Носток Сливовидный, могут достигать 2-3 сантиметров в диаметре, а самые большие задокументированные колонии, найденные в семидесятых годах прошлого века, имели размер от двадцати пяти до тридцати сантиметров в диаметре и весили до трёх килограмм.
Форма колонии не всегда шарообразная, встречаются и сплющенные, вытянутые, изогнутые колонии и даже просто отдельные слизневые комки на поверхности растений, камней и почвы.
Помимо фотосинтезирующих клеток в колонии имеются специализированные структуры – гетероцисты. Они по размерам чуть крупнее и в них происходит процесс фиксации атмосферного азота.
Помимо участии в создании новых белков его функция в жизнедеятельности Ностока ещё не до конца определена, однако свойство фиксации азота может быть использовано человеком в сельском хозяйстве.
Колонии Ностока используют как биоудобрение, которое значительно ускоряет рост растений, на корнях которых они поселяются.
Эксперимент по использованию цианобактерий Носток при проращивании семян пшеницы
Размножается Носток также и остальные бактерии за счёт простого деления надвое (бинарное деление), при этом внутренние слои оболочки во время процесса врастают внутрь клетки.
Схема деления бактериальных клеток. Бинарное деление. (с) Википедия
Носток как и другие цианобактерии очень широко распространён в живой природе. Его можно встретить почти в каждом природном водоёме и почве. Отдельные микроскопические колонии были найдены даже в реликтовых озёрах Антарктиды.
Значение цианобактерий в экосистеме огромно, именно они 2.4 миллиарда лет назад сформировали атмосферу планеты, обеспечив почти половину всего имеющегося в ней на данный момент кислорода.
Водоёмы с цианобактериями
Ещё Цианобактерии это один из главных поставщиков питательных веществ на Земле, в составе планктона ими питаются микроорганизмы и некоторые животные.
Колония Носток и Инфузории. Увеличение х100
Иногда цианобактерии могут размножиться в таком количестве, что становятся токсичными для всех остальных водных обитателей, а их гниение вызывает мор рыбы и образование слизистой плёнки на поверхности водоёма, которая мешающей фотосинтезу водных растений.
Это природное явление получило название – цветение воды, из-за характерного зелёного оттенка, который приобретает вода в водоёме.
Видеоверсия статьи (чуть меньше информации, больше картинок и видеофрагментов):